Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ факторов повышения активной безопасности автомобиля при его эксплуатации в условиях дефицита визуальной информации 9
1.1 Актуальность задачи обеспечения безопасности движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации 9
1.2 Аналитический обзор публикаций и оценка современного состояния систем обеспечения активной безопасности автомобиля на основе информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации 14
1.3 Сопоставительный анализ современных систем информационной поддержки водителя автомобиля на дорожном полотне 24
1.4 Определение требований к системам информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне в условиях дефицита визуальной информации 28
1.5 Постановка задачи на исследование 30
1.6 Выводы 31
Глава 2 . Разработка и исследование имитационной модели системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне в условиях дефицита визуальной информации 32
2.1 Определение целевой функции и обобщенного критерия оценки эффективности принятия решения по выбору режима движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации 32
2.2 Разработка имитационной модели системы информационной поддержки водителя при движении автотранспортного средства (АТС) на дорожном полотне в условиях дефицита визуальной информации 38
2.3 Разработка ассоциативно-мажоритарной модели выбора угла поворота и скорости движения автомобиля в условиях дефицита информации 50
2.4 Определение и исследование закономерностей движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации 55
2.5 Выводы 60
Глава 3. Разработка алгоритмического и программного обеспечения системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля в условиях дефицита визуальной информации 62
3.1 Разработка алгоритма определения положения автомобиля в полосе движения в условиях дефицита визуальной информации с использованием средств спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS» 62
3.2 Разработка прототипа системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне 67
3.2.1 Разработка структуры системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне 67
3.2.2 Разработка подсистемы оцифровки траектории движения автомобиля с использованием средств спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS» 72
3.2.3 Разработка высокопроизводительного устройства выбора рекомендуемого угла поворота и скоростного режима АТС в условиях дефицита визуальной информации 75
3.2.4 Разработка алгоритмического и программного обеспечения системы информационной поддержки водителя при позиционировании автомобиля в условиях дефицита визуальной информации 81
3.3 Оценка метрологических характеристик подсистемы спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS» 93
3.4 Выводы 99
Глава 4. Организационно-технические решения по использованию системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля в условиях дефицита информации 101
4.1 Анализ и оценка соблюдения водителем безопасной траектории и скорости движения автомобиля на характерных участках дорог Оренбургской области 101
4.2 Разработка рекомендаций по выбору режима движения АТС в условиях дефицита визуальной информации 107
4.3 Разработка рекомендаций по применению системы информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации при движении АТС в организованной колонне 114
4.4 Разработка рекомендаций по применению системы информационной поддержки водителя в условиях недостаточной видимости для автомобилей представительского класса 123
4.5 Выводы 130
Заключение 132
Список использованных источников 134
- Аналитический обзор публикаций и оценка современного состояния систем обеспечения активной безопасности автомобиля на основе информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации
- Разработка имитационной модели системы информационной поддержки водителя при движении автотранспортного средства (АТС) на дорожном полотне в условиях дефицита визуальной информации
- Разработка прототипа системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне
- Разработка рекомендаций по выбору режима движения АТС в условиях дефицита визуальной информации
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях дефицита визуальной информации потенциально опасные участки дорожного полотна являются значительной причиной возникновения дорожно-транспортных происшествий. В настоящее время одним из основных принципов повышения активной безопасности автомобиля является информационная поддержка водителя. Данный вид систем незаменим при эксплуатации автотранспортного средства в условиях дефицита информации, определяемой недостаточной внутренней и внешней информативностью. Однако существующие методы и средства информационной поддержки водителя имеют ряд недостатков. Так, применение систем видеофиксации ограничивается в условиях недостаточной видимости (например, в сложных погодных условиях), инерциальные навигационные системы имеют высокую стоимость, использование специализированных дорожных лабораторий для регистрации границ дорожного полотна трудоемко и затратно. Актуальность темы исследований подтверждается повсеместным внедрением интеллектуальных транспортных систем и спутниковых технологий «ГЛОНАСС/GPS» в транспортном комплексе, а также директивным оснащением транспортных средств аппаратурой спутниковой навигации «ЭРА-ГЛОНАСС», в частности, по постановлению Правительства РФ №1599 от 29.12.2014 г.
Развитие новых информационных технологий для эксплуатации автотранспортного средства предопределило на современном этапе постановку ряда актуальных задач, к основным из которых относятся:
– поиск новых эффективных приложений спутниковой навигации для обеспечения безопасной эксплуатации автотранспортного средства в чрезвычайных ситуациях в условиях дефицита визуальной информации;
– разработка и исследование новых методов и средств безопасной эксплуатации автотранспортного средства в условиях дефицита визуальной информации;
– исследование влияния новых информационных технологий на эксплуатационные, стоимостные и эргатические характеристики автотранспортного средства с учетом дорожной ситуации и технических характеристик навигационных систем.
Объект исследования – процесс движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации.
Предмет исследования – закономерности движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации.
Цель работы – повышение безопасности движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации за счёт усовершенствования информационной поддержки водителя.
Задачи исследования:
1) провести анализ факторов повышения активной безопасности автомобиля при его эксплуатации в условиях дефицита визуальной информации;
-
с использованием результатов аналитического исследования разработать имитационную модель информационной поддержки водителя для выявления закономерностей движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации;
-
разработать алгоритмическое и программное обеспечение системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля в условиях дефицита визуальной информации;
-
разработать рекомендации по использованию системы информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации.
Методы исследования. Использованы методы теории автомобилей, теории управления, теории оптимизации, теории статистической обработки данных, теории распознавания образов и теории проектирования вычислительных систем.
Область исследования соответствует областям исследований паспорта научной специальности 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта: п. 5. «Обеспечение экологической и дорожной безопасности автотранспортного комплекса; совершенствование методов автодорожной и экологической экспертизы, методов экологического мониторинга автотранспортных потоков»; п. 7. «Исследования в области безопасности движения с учетом технического состояния автомобиля, дорожной сети, организации движения автомобилей; проведение дорожно-транспортной экспертизы»; п. 15. «Развитие новых информационных технологий при перевозках, технической эксплуатации и сервиса».
Положения, обладающие научной новизной и выносимые на защиту:
-
имитационная модель системы информационной поддержки водителя автомобиля в условиях дефицита визуальной информации;
-
алгоритм определения положения автомобиля в полосе движения в условиях дефицита визуальной информации с использованием средств спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS», позволяющий в режиме реального времени определять положение автомобиля относительно оцифрованных границ полосы движения и осуществлять информационную поддержку водителя с учётом боковых интервалов между автомобилем и полосой движения;
-
закономерности движения автомобиля в условиях дефицита визуальной информации учитывающие скорость движения автомобиля и погрешность навигационных данных.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Имитационная модель системы информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации, алгоритм регистрации траектории движения автомобиля с использованием средств спутниковой навигации, предназначены для разработки алгоритмическое и программного обеспечение системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля в условиях дефицита визуальной информации.
Разработанное программное обеспечение передано для внедрения в ООО «Оренбургское специализированное транспортное предприятие» (г. Оренбург),
ООО «Криотэк» (г. Оренбург), ООО «ГК «Ресурс» (Оренбургская область, с. Сакмара), ООО «Груз-прокат» (г. Москва).
Новизна аппаратно-программных разработок подтверждается патентами РФ на изобретение, свидетельствами о регистрации программных средств в ФИПС (г. Москва) и университетском фонде электронных ресурсов (г. Оренбург).
Апробация результатов. Основные положения и результаты работы докладывались и были одобрены на всероссийских и международных научно-практических конференциях «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2012, 2014 гг.); «Проблемы техники и технологий телекоммуникаций» (Самара, 2012 г.); «Прогрессивные технологии в транспортных системах» (Оренбург, 2013 г.); «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (Оренбург, 2013 г.); «Trends of modern science» (England, Sheffield, 2014 г.), «Technology and science» (USA, Philadelphia, 2017 г.).
Основные результаты диссертации получены при финансовой поддержке Министерства образования Оренбургской области в сфере научной и научно-технической деятельности на тему «Разработка системы активной безопасности для автомобилей, движущихся в организованной колонне» (2016 г.). Соискатель является лауреатом премии Губернатора Оренбургской области для талантливой молодежи за работу «Система оцифровки траектории движения мобильного объекта с использованием средств спутниковой навигации» (2014 г.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 22 публикациях, в числе которых 9 статей в журналах из Перечня изданий, рекомендованных ВАК, 2 патента РФ на изобретение, 2 свидетельства государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 189 страницах, в том числе: основной текст на 154 страницах, 6 таблиц, 60 рисунков, список использованных источников из 151 наименования на 21 странице, приложения на 35 страницах. Приложения содержат листинг программных средств, результаты натурных экспериментов, характеристики систем позиционирования, акты внедрения результатов, дипломы.
Аналитический обзор публикаций и оценка современного состояния систем обеспечения активной безопасности автомобиля на основе информационной поддержки водителя в условиях дефицита визуальной информации
Проблеме исследования и разработки методов и средств повышения активной безопасности автомобилей уделено большое внимание в современной научно-технической, периодической, патентной литературе и в источниках сети Интернет. Среди работ по данной тематике следует отметить разработки учёных и инженеров научно-производственных, академических, вузовских и проектных организаций: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» (проект «Беспилотный автомобиль» [15 – 17, 21, 23, 42, 62, 63, 144]); НТЦ «КамАЗ» (проект «Беспилотный грузовик» [2, 114]); ВолгГТУ (школа профессоров А.А. Ревина, И.В. Ходеса, Е.В. Балакиной), посвященные повышению устойчивости и управляемости автомобилей, компьютерной поддержке водителей, антиблокировочным и тормозным системам, компьютерному контролю безопасных скоростных режимов автомобилей [13, 14, 106, 131, 132]; Белорусско-Российский университет (труды В.П. Тарасика, С.А. Рынкевича), посвященные проектированию интеллектуальных систем управления и диагностирования АТС [91, 110, 24]; труды сотрудников МАДИ, АлтГТУ, ФГУП «НИИ космического приборостроения» и АО «НИИ электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова», посвященные системам позиционирования транспортных средств [73 – 75, 77]; АО «УЗМ «Магнетрон», ФГУП «ЦНИИмаш», ПАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина, посвященные системам дистанционного контроля состояния и местонахождения транспортных средств [81].
Значительных успехов достигли также зарубежные учёные и разработчики академических, вузовских организаций: Университет Пармы (М. Бертоцци, А. Борги, А. Фасциоли, проект «VIDA»), Университет штата Луизианы (П. МакДовелл, Б. Бурже, Д. Софдж), агентство «DARPA» по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США, а также транснациональные корпорации «Robert Bosch GmbH», «Volkswagen AG», «Siemens AG», посвященные разработке систем позиционирования и автоматического управления движением транспортных средств с использованием цифровых видеокамер и лазерных дальномеров [40, 46, 90, 136 – 143, 145 – 148, 150, 151]. С целью систематизации современных навигационных методов и средств и определения объектной и предметной области исследований разработана классификация навигационных методов и средств ВТ для позиционирования АТС на дорожном полотне, представленная на рис. 1.4.
Классификация навигационных систем для позиционирования автотранспортных средств на ДП На рис. 1.4 темно-синим цветом выделены классификационные признаки “КП 01” – “КП 05”, светло-зелёным цветом – классы методов и средств вычислительной техники, рассматриваемые в настоящей работе. Как видно из представленной на рис. 1.4 классификации в качестве источника навигационной информации для позиционирования транспорта используется широкий спектр методов и средств, в том числе и с использованием средств ВТ. Государственные стандарты и нормативно-правовые акты в области ГНСС регулярно обновляются и дополняются, поскольку данное направление активно развивается как в России, так и за рубежом [34 – 37, 65 – 67].
Классификации наземных транспортных средств разрабатывались различными ведомствами и структурами, как в России, так и за рубежом. Однако следует рассмотреть наземный вид транспорта с учётом задачи их позиционирования с использованием навигационных методов и средств ВТ.
Классификация наземных транспортных средств с учётом задачи их позиционирования и для их систематизации. На рисунке темно-синим цветом выделены классификационные признаки “КП 01” – “КП 04”, светло-зелёным цветом – виды наземных транспортных средств, рассматриваемые в настоящей работе.
На сегодняшний день существуют технические решения для позиционирования АТС на дорожном полотне. Рассмотрим существующие и наиболее важные технические решения.
Под мобильными объектами (МО) в настоящей работе понимаются наземные транспортные средства (легковые и грузовые автомобили, мотоциклы), а также субъекты транспортного процесса (водители, пешеходы).
Разработка имитационной модели системы информационной поддержки водителя при движении автотранспортного средства (АТС) на дорожном полотне в условиях дефицита визуальной информации
Представленная модель системы работает в следующих режимах: Режим №1 – автоматизация сбора, регистрации и обработки данных о траектории движения АТС. Данный режим также используется в режиме оцифровки границ ДП, когда АТС движется по левой и правой сторонам ДП. Регистрируются навигационные координаты границ ДП, полученные вектора координат подвергаются сглаживанию, производится построение гистограмм распределений вероятностей отклонений координат от сглаженной линии.
Режим №2 - исследование и выбор скоростных режимов АТС в условиях дефицита информации на различных графических примитивах оцифрованных участков дорог. При этом дорога рассматривается, как протяженный в пространстве объект, границы которого оцифрованы с требуемой дискретностью. Входными данными для выбранного режима являются: графические примитивы оцифрованных участков дорог; координаты начального положения антенн первого и второго навигаторов, расположенных, соответственно, на передней и задней частях кузова АТС, и определяющие навигационную базу АТС; дискретность получения навигационных данных; скорость движения АТС; коэффициент масштабирования по времени; требуемая дистанция до края дороги, которой должен придерживаться АТС. Выбор траектории движения АТС осуществляется исходя из геометрических характеристик протяженного объекта и требуемого скоростного режима АТС.
Режим №3 - исследование режимов позиционирования АТС в условиях отсутствия картографических данных, а также в условиях плохой видимости. Данный режим работы системы используется также в качестве рекомендаций по выбору безопасного коридора движения АТС с учетом оценки вероятности наезда на край обочины автомобильной дороги.
Выходными параметрами системы в зависимости от выбранного режима являются следующие: - режим №1 - оцифрованная траектория движения мобильного объекта TR, оценка погрешности позиционирования АТС, поток видео информации VR под передним мостом АТС, координаты К текущего местоположения АТС, углы наклона Gt = {р, г} дорожного полотна; - режим №2 - графики пройденного пути в зависимости от навигационной базы и скорости движения АТС до момента отклонения от запланированной траектории, когда транспортное средство выходит за разрешенные границы ДП; - режим №3 - рекомендованный коридор движения АТС, рекомендуемый угол поворота и скорость движения АТС в условиях дефицита информации.
Представленная на рис. 2.1 система информационной поддержки водителя имеет модульную архитектуру, при этом все её подсистемы взаимосвязаны, изменение значений параметров одной подсистемы влияет на выходные характеристики другой.
Имитационная модель реализована в виде пакета прикладных программ [97, 100, 101] и предназначена для исследования режимов движения АТС в условиях ДВИ на различных графических моделях примитивов участков дорог. При этом автомобильная дорога рассматривается, как протяженный в пространстве объект, границы которого оцифрованы с требуемой точностью и дискретностью.
Входными параметрами модели являются: графические примитивы оцифрованных участков дорог; координаты начального положения антенн первого и второго радионавигационного устройства Ai и А2, расположенных, соответственно, на передней и задней частях кузова автомобиля, и определяющие навигационную базу автомобиля lАТС; дискретность получения t\ и t2 и погрешность навигационных данных Ri и R2; скорость движения АТС v; коэффициент масштабирования по времени; требуемая дистанция до края дороги l з, которой должен придерживаться АТС.
Позиционирование автомобиля в условиях дефицита визуальной информации с учётом погрешностей навигационных данных состоит из следующих шагов: 1) На АТС вдоль его продольной оси устанавливаются два радионавигационных устройства. Антенна Aх устанавливается на передней части АТС, антенна A2, соответственно, на задней части АТС. Как видно из рис. 2.2, положение автомобиля на дороге может быть произвольным. Рис. 2.2 – Схема положения АТС относительно оцифрованной правой границы ДП: LR – PR – соответственно левая и правая оцифрованная граница ДП; lб – навигационная база автомобиля; координаты антенн А1 и А2 и радиусы их погрешностей R1 и R2; координаты O1 и O2 оцифрованных границ ДП с известными расстояниями между ними и до каждой из антенн l1 – l3 На рис. 2.2 светлым цветом выделены точки координат антенн А1 и А2, темным – координаты оцифрованных границ ДП с известным расстоянием между ними.
Окружности вокруг точек A1 и A2 – погрешности работы источников навигационных данных, радиусы погрешностей R1 и R2 которых заранее известны. Считается, что навигационная подсистема определила координаты местоположения антенн А1 и A2, а их фактическое местоположение определяется радиусами R1 и R2 окружностей. 2) На данном шаге определяются координаты возможного местоположения антенн с учётом наихудшего варианта. Поскольку навигационная подсистема имеет погрешности в работе, то при определении координат антенн A1 и A2 необходимо определить наихудшие варианты возможных местоположений АТС (см. рис. 2.3), соответственно, координаты линий A1 A2 и A1 A2 .
Разработка прототипа системы информационной поддержки водителя при движении автомобиля на дорожном полотне
Порядок определения положения АТС в условиях дефицита информации на основе принятия решения по правилу наихудшего варианта состоит из следующих этапов: 1. Определение фактического положения АТС в системе координат. 2. Определение координат возможного наихудшего местоположении АТС относительно границ ДП. 3. Поворот АТС на требуемую величину. 4. Обновление координат местоположения АТС с учетом пройденного пути. Определение вариантов наихудшего местоположения АТС относительно оцифрованных границ дороги изображено на рис. 3.1. Как видно из рис. 3.1, положение АТС на дороге может быть произвольным. На первом шаге, на автомобиль вдоль его продольной оси устанавливаются два радионавигационных устройства. Антенна A1 устанавливается на передней части автомобиля, антенна A2, соответственно, на задней части автомобиля.
На рис. 3.1 светлым цветом выделены точки координат антенн А1 и А2, темным – координаты оцифрованных границ ДП с известным расстоянием между ними. Окружности вокруг точек A1 и A2 – погрешности работы источников навигационных данных, радиусы погрешностей R1 и R2 которых заранее известны. Считается, что навигационная подсистема определила координаты местоположения антенн А1 и A2, а их фактическое местоположение определяется радиусами R1 и R2 окружностей. Рис. 3.1 – Определение вариантов наихудшего местоположения АТС относительно оцифрованных границ дороги На втором шаге определяются координаты возможного местоположения антенн с учётом наихудшего варианта. Поскольку навигационная подсистема имеет погрешности в работе, то при определении координат антенн Aj и А2 необходимо определить наихудшие варианты возможных местоположений АТС (см. рис. 3.1), соответственно, координаты линий А А2 и А А2. На рис. 3.1 линиями Аг -А2 ; Аг -А2 , обозначены два варианта наихудшего местоположения АТС относительно оцифрованных границ дороги. Красным цветом выделены точки, координаты которых требуется определить, синим - известные.
После определения координат наихудшего местоположения АТС, необходимо выполнить поворот АТС таким образом, чтобы координаты его антенн находились параллельно оцифрованных границ ДП. Для этого вычисляются расстояния до границы края дорожной разметки h\\ и h\2 (см. рис. 3.1). Аналогичным образом определяются расстояния до противоположной оцифрованной границы ДП.
После того, как расстояния до оцифрованной границы ДП известны, определяем ближайшее расстояние к краю дороги.
В случае, если ближайшее расстояние до края дороги не соответствует заданному расстоянию /з, которому должен придерживаться АТС, происходит корректировка предполагаемых координат антенн на требуемую величину А, таким образом, чтобы автомобиль находился параллельно оцифрованной границе ДП (см. рис. 3.1).
На следующем шаге требуется определить новые координаты антенн А\ и А2 с учетом пройденного расстояния за 0,1 секунду. Например, радионавигационные устройства работают с частотой h = 0,1 секунд и t2 = 0,1 секунд, скорость движения автомобиля составляет 30 км/ч. Таким образом, путь, пройденный автомобилем за 0,1 секунду составляет /АТС = 0,833 м. На рис. 3.1 представлено новое положение АТС с учетом пройденного расстояния /АТС за 0,1 секунду. А\ " и А2 " - точки нового местоположения антенної иА2 . На рис. 3.2 представлена схема алгоритма определения положения автомобиля в полосе движения в условиях дефицита визуальной информации с использованием средств спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS»
Схема алгоритма определения положения автомобиля в полосе движения в условиях дефицита визуальной информации с использованием средств спутниковой навигации «ГЛОНАСС/GPS» Для повышения быстродействия выбора навигационных данных из базы оцифрованных границ ДП реализована процедура «сканирующее окно», которая осуществляет поиск ближайших к АТС оцифрованных точек (навигационных координат) границ ДП, хранящихся в динамическом многостраничном массиве.
На первом шаге алгоритма сканируется вся оцифрованная трасса для определения индексов ближайших точек к АТС на дорожном полотне. В регистрах запоминаются начальные и конечные индексы навигационных координат оцифрованных границ ДП, которые обновляются по мере движения автомобиля по протяженному участку ДП. Величина сканирующего окна выбирается автоматически и зависит от скорости и направления движения автомобиля. Далее алгоритм сканирует не всё содержимое массива, а лишь некоторый картографический диапазон.
Разработка рекомендаций по выбору режима движения АТС в условиях дефицита визуальной информации
Для разработки рекомендаций в работе проведены следующие исследования: - с использованием подсистемы сбора, регистрации и обработки данных СИПВ получены статистические данные параметров маршрута движения АТС по автомобильным дорогам Р-295, Р-314 и P-336; - проведен анализ и оценка соблюдения водителем рекомендуемого коридора и скорости движения автомобиля на характерных участках дорог Оренбургской области; - рассчитаны оценки вероятности отклонения траектории движения автотранспортного средства от рекомендуемой траектории движения в условиях ДВИ; - построены диаграммы распределений отклонений от рекомендуемой траектории и скорости движения автомобиля в условиях ДВИ.
Экспериментально установлено на примере движения легкового автомобиля по дорогам Р-295, Р-314 и P-336 Оренбургской области, что в ситуациях полного или частичного отсутствия визуальной информации (например, из-за занесения дорожного полотна снежным покровом) СИПВ помогает водителю контролировать траекторию движения АТС и предотвратить съезд транспортного средства с дороги. Остановка транспортного средства на длительное время в условиях низких температур или из-за задымления окружающей среды не решит указанную проблему, поскольку, как показывает опыт, водители и пассажиры могут пострадать из-за обморожения или удушья. Если перед водителями возникает ситуация острой необходимости перемещения транспортного средства в условиях полного или частичного отсутствия (дефицита) визуальной информации, то такая система крайне необходима. Для водителя появляется выбор: отвлекаться на экран монитора, если ничего не видно в лобовое стекло АТС, или пытаться надеяться на чудо [121].
Проведенное исследование имитационной модели позволило разработать номограмму рекомендаций по выбору скоростного режима АТС от погрешности ССН и навигационной базы АТС, представленная на рис. 4.9. В первом квадранте номограммы представлен график зависимости вероятности съезда АТС за границы ДП P от погрешности ССН Д при различных величинах навигационной базы АТС L. Р = 0,0063 е1 637Л,Ь = 4м; (4-1) Р = 0,0052 е] ]б9Л,Ь = 5м; (4-2) Р = 0,005 е1 07бА,Ь = 6м. (4-3) Номограмма рекомендаций по выбору скоростного режима АТС от погрешности ССН и базы АТС Во втором квадранте номограммы представлен график зависимости вероятности P от скорости V при различных значениях погрешности ССН . P = 0,0047 V,A = 0,9м P = 0,0095 V,A = 1,5M; P = 0,0155 V,A = 2M; P = 0,0258 V,A = 2,5M. (4.4) (4.5) (4.6) (4.7) В четвертом квадранте номограммы представлены графики зависимости коэффициента увеличения пройденного пути K от значения погрешности ССН при различных величинах навигационной базы АТС L в условиях ДВИ. К = 2,7008 A2+10,484 A,L = 4M; К = 2,9972 A2 + 6,1747 A,L = 5м; К = 3,2935A2 +1,8656A, L = 6 м. (4.8) (4.9) (4.10)
Следует отметить, что в случае отсутствия СИПВ движение АТС в аналогичных условиях невозможно, что в соответствии с выражением (2.4) эквивалентно аварийной ситуации, и сопряжено с полной потерей качества перевозимого груза.
На основании проведённых исследований разработана методика выбора безопасной траектории и скорости движения автомобиля в условиях ДВИ, представленная в виде алгоритма построения карты траектории и скорости движения АТС в условиях ДВИ при движении по конкретному маршруту и программного средства для его реализации.
На рис. 4.10 для иллюстрации работы методики представлена схема формирования графика рекомендуемой траектории и скорости движения автомобиля для выбранного маршрута.
Алгоритм построения карты рекомендуемой траектории и скорости движения АТС состоит из следующих этапов:
1. На основе априорных данных о дорожно-климатической ситуации и маршруте движения определяется рекомендуемой режим движения автомобиля для выбранного маршрута;
2. На основе требований к безопасной скорости и минимальной длине участка прохождения с постоянной скоростью с использованием дихотомического подхода [12] производится разделение маршрута на участки с постоянной безопасной скоростью движения АТС.
3. На основе требований к безопасному коридору движения АТС с учётом его габаритных размеров, динамического коридора и погрешностей ССН производится оценка возможности реализации режима движения АТС.
На первом шаге весь маршрут движения L разбивается на участки li, на основе минимального расстояния видимости дороги SД с учётом расчётной скорости движения АТС для данной категории дорог Vбез. Далее определяется скорость движения АТС исходя из погрешности навигационных данных, навигационной базы автомобиля и условий дефицита визуальной информации. Затем задается безопасный коридор движения АТС путём программного ограничения расстояния до полосы встречного движения и оцифрованной границе ДП соответственно. Ограничение задается оператором СИПВ, исходя из погрешности ССН. Каждый участок ДП li разбивается на секции, которые соответствуют рекомендуемой траектории движения, и имеет свою вероятность съезда АТС с полосы движения.
При расчёте значений в табл. 4.1 представлен расчет скорости движения исходя из условий видимости, по формуле (1.1), были приняты следующие априорные данные: минимальное время реакции водителя t1min – 0,3 с, время срабатывания тормозного привода t2 – 0,2 с, время нарастания замедления t3 – 0,3 с, обработка информации и выдача результата tобр – 0,01 с, замедление j – 6,3 м/с.
При полном отсутствии видимости дорожного полотна (например, в случае занесения снежным покровом) скоростной режим АТС выбирается исходя из погрешности и дискретности ССН, навигационной базы автомобиля. Например, при ширине ДП 7 метров, для навигационной базы АТС равной 4 м, погрешности ССН 1,5 м и скорости движения 5 км/ч вероятность выезда АТС за оцифрованные границы ДП составит 0,04. При этом коэффициент увеличения пройденного пути в условиях ДВИ с использованием разработанного алгоритма составил 21%.